新高考物理一輪復(fù)習(xí)分層提升練習(xí)專題42 機(jī)械波（原卷版）

專題42機(jī)械波導(dǎo)練目標(biāo)導(dǎo)練內(nèi)容目標(biāo)1機(jī)械波的傳播和波的圖像目標(biāo)2波的圖像與振動圖像目標(biāo)3波的多解問題目標(biāo)4波的干涉目標(biāo)5波的衍射目標(biāo)6多普勒效應(yīng)【知識導(dǎo)學(xué)與典例導(dǎo)練】機(jī)械波的傳播和波的圖像1.機(jī)械波的傳播特點(diǎn)(1)波傳到任意一點(diǎn)，該點(diǎn)的起振方向都和波源的起振方向相同。(2)介質(zhì)中每個質(zhì)點(diǎn)都做受迫振動，因此，任一質(zhì)點(diǎn)的振動頻率和周期都和波源的振動頻率和周期相同。(3)波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，由于介質(zhì)不同，波長和波速可以改變，但頻率和周期都不會改變。(4)波源經(jīng)過一個周期T完成一次全振動，波恰好向前傳播一個波長的距離。2．波速公式v＝eq\f(λ,T)＝λf的理解(1)波速v：機(jī)械波在介質(zhì)中的傳播速度，由介質(zhì)本身的性質(zhì)決定，與波源的周期T無關(guān)。(2)頻率f：由波源決定，等于波源的振動頻率。各個質(zhì)點(diǎn)振動的頻率等于波源的振動頻率。3．波的圖像的特點(diǎn)(1)時間間隔Δt＝nT(波傳播nλ，n＝0,1,2,3，…)時，波形不變。(2)在波的傳播方向上：①當(dāng)兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置間的距離Δx＝nλ(n＝1,2,3，…)時，它們的振動步調(diào)總相同，在波形圖上的對應(yīng)位移一定相同；②當(dāng)兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置間的距離Δx＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2,3，…)時，它們的振動步調(diào)總相反，在波形圖上的對應(yīng)位移一定等值反向。(3)波源質(zhì)點(diǎn)的起振方向決定了它后面的質(zhì)點(diǎn)的起振方向，各質(zhì)點(diǎn)的起振方向與波源的起振方向相同。4．根據(jù)波的圖像、波的傳播方向判定質(zhì)點(diǎn)的振動方向的方法內(nèi)容圖像“上下坡”法沿波的傳播方向，“上坡”時質(zhì)點(diǎn)向下振動，“下坡”時質(zhì)點(diǎn)向上振動“同側(cè)”法波形圖上某點(diǎn)表示傳播方向和振動方向的箭頭在圖線同側(cè)“微平移”法將波形沿傳播方向進(jìn)行微小的平移，再由對應(yīng)同一x坐標(biāo)的兩波形曲線上的點(diǎn)來判斷振動方向注意：波的圖像、波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動方向三者之間可以互相判定。【例1】戰(zhàn)繩訓(xùn)練是當(dāng)下流行的一種健身方式，健身者通過晃動戰(zhàn)繩的一端使其上下振動從而讓手臂和肩部的肌肉得到良好的鍛煉。下圖左側(cè)的照片和右側(cè)的簡圖相對應(yīng)，不妨假設(shè)健身者左右手抓住的繩子是完全相同的，兩手的振動能持續(xù)保持相同的頻率和振幅。下列說法正確的是（）A．健身者左右手開始抖動時的方向是相同的。B．如果增加左右手上下振動的幅度，可以增大繩波的波長C．右手繩子上的a、b兩點(diǎn)將同時到達(dá)波峰D．當(dāng)左右兩列繩波傳到P點(diǎn)時振動將得到加強(qiáng)【例2】一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，周期為T，t=0時的波形如圖所示。t=SKIPIF1<0時（）A．質(zhì)點(diǎn)b振動的速度方向沿y軸負(fù)方向，速度最大B．質(zhì)點(diǎn)a沿x軸正方向遷移了1mC．質(zhì)點(diǎn)c的加速度為零D．在t=SKIPIF1<0時間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)d經(jīng)過的路程為5cm波的圖像與振動圖像1．振動圖像與波的圖像的比較振動圖像波的圖像圖像物理意義表示某質(zhì)點(diǎn)各個時刻的位移表示某時刻各質(zhì)點(diǎn)的位移圖像信息(1)質(zhì)點(diǎn)振動周期(2)質(zhì)點(diǎn)振幅(3)各時刻質(zhì)點(diǎn)位移(4)各時刻速度、加速度方向(1)波長、振幅(2)任意一質(zhì)點(diǎn)在該時刻的位移(3)任意一質(zhì)點(diǎn)在該時刻加速度方向(4)傳播方向、振動方向的互判圖像變化隨時間推移，圖像延續(xù)，但已有形狀不變隨時間推移，圖像沿傳播方向平移形象比喻記錄著一個人一段時間內(nèi)活動的錄像帶記錄著許多人某時刻動作、表情的集體照片2．兩種圖像問題的易錯點(diǎn)(1)不理解振動圖像與波的圖像的區(qū)別。(2)誤將振動圖像看作波的圖像或?qū)⒉ǖ膱D像看作振動圖像。(3)不知道波傳播過程中任意質(zhì)點(diǎn)的起振方向就是波源的起振方向。(4)不會區(qū)分波的傳播位移和質(zhì)點(diǎn)的振動位移。(5)誤認(rèn)為質(zhì)點(diǎn)隨波遷移。3．求解波的圖像與振動圖像綜合問題的三關(guān)鍵：“一分、一看、二找”【例3】一列簡諧橫波沿x軸傳播，圖甲是t＝1.0s時的波形圖，圖乙是x＝3.0m處質(zhì)點(diǎn)的振動圖像，a、b兩質(zhì)點(diǎn)在x軸上平衡位置分別為xa＝0.5m、xb＝2.5m，下列說法正確的是（）A．波沿x軸負(fù)方向傳播B．波的傳播速度為0.5m/sC．t＝1.5s時，a、b兩點(diǎn)的速度和加速度均等大反向D．從t＝1.0s到t＝1.5s質(zhì)點(diǎn)a的路程為10cm波的多解問題1.造成波動問題多解的主要因素(1)周期性①時間周期性:時間間隔Δt與周期T的關(guān)系不明確;②空間周期性:波傳播距離Δx與波長λ的關(guān)系不明確。(2)雙向性①傳播方向雙向性:波的傳播方向不確定;②振動方向雙向性:質(zhì)點(diǎn)振動方向不確定。(3)波形的隱含性在波動問題中,往往只給出完整波形的一部分,或給出幾個特殊點(diǎn),而其余信息均處于隱含狀態(tài)。這樣,波形就有多種情況,形成波動問題的多解性。2.解決波的多解問題的思路一般采用從特殊到一般的思維方法,即找出一個周期內(nèi)滿足條件的關(guān)系Δt或Δx,若此關(guān)系為時間,則t=nT+Δt(n=0,1,2…);若此關(guān)系為距離,則x=nλ+Δx(n=0,1,2…)。步驟如下(1)根據(jù)初、末兩時刻的波形圖確定傳播距離與波長的關(guān)系通式。(2)根據(jù)題設(shè)條件判斷是唯一解還是多解。(3)根據(jù)波速公式v=ΔxΔt或v=【例4】如圖所示，一列簡諧橫波沿x軸傳播，實(shí)線為t=0時刻的波形圖，虛線為t=0.5s時的波形圖，已知質(zhì)點(diǎn)P的坐標(biāo)x1=6m，質(zhì)點(diǎn)Q的坐標(biāo)x2=7.5m，波的周期T>0.5s。下列說法正確的是（）A．波的周期一定是2s B．波速一定是6m/sC．SKIPIF1<0時，質(zhì)點(diǎn)Q點(diǎn)的位移一定是零 D．SKIPIF1<0時，質(zhì)點(diǎn)Q點(diǎn)的位移可能最大波的干涉波的干涉現(xiàn)象中振動加強(qiáng)點(diǎn)、減弱點(diǎn)的兩種判斷方法1.公式法某質(zhì)點(diǎn)的振動是加強(qiáng)還是減弱，取決于該點(diǎn)到兩相干波源的距離之差Δr。①當(dāng)兩波源振動步調(diào)一致時若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，則振動加強(qiáng)；若Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2，…)，則振動減弱。②當(dāng)兩波源振動步調(diào)相反時若Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2，…)，則振動加強(qiáng)；若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，則振動減弱。2.波形圖法在某時刻波的干涉的波形圖上，波峰與波峰(或波谷與波谷)的交點(diǎn)，一定是加強(qiáng)點(diǎn)，而波峰與波谷的交點(diǎn)一定是減弱點(diǎn)，各加強(qiáng)點(diǎn)或減弱點(diǎn)各自連接而成以兩波源為中心向外輻射的連線，形成加強(qiáng)線和減弱線，兩種線互相間隔，加強(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)之間各質(zhì)點(diǎn)的振幅介于加強(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)的振幅之間?！纠?】甲乙兩列簡諧橫波沿同一彈性繩子相向傳播，繩子的兩個端點(diǎn)M、N為兩個波源，已知M的波速SKIPIF1<0，SKIPIF1<0時刻的波形如圖所示，下列說法中正確的是（）A．兩列波疊加后能發(fā)生干涉現(xiàn)象B．波源M的起振方向沿y軸負(fù)方向C．SKIPIF1<0時M、N之間有5個質(zhì)點(diǎn)位移為SKIPIF1<0D．SKIPIF1<0時兩波源間（不含波源）振動加強(qiáng)點(diǎn)有7個波的衍射波的衍射現(xiàn)象是指波能繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象,產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不大或者小于波長?！纠?】如圖所示，一小型漁港的防波堤兩端MN相距約60m，在防波堤后A、B兩處有兩艘小船進(jìn)港躲避風(fēng)浪。某次海嘯引起的波浪沿垂直于防波堤的方向向防波堤傳播，下列說法中正確的有()A．假設(shè)波浪的波長約為10m，則A、B兩處小船基本上不受波浪影響B(tài)．假設(shè)波浪的波長約為10m，則A、B兩處小船明顯受到波浪影響C．假設(shè)波浪的波長約為60m，則A、B兩處小船基本上不受波浪影響D．假設(shè)波浪的波長約為60m，則A、B兩處小船明顯受到波浪影響多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng)的成因分析：1.接收頻率:觀察者接收到的頻率等于觀察者在單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)。當(dāng)波以速度v通過觀察者時,時間t內(nèi)通過的完全波的個數(shù)為N=vtλ2.當(dāng)波源與觀察者相互靠近時,觀察者接收到的頻率變大;當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時,觀察者接收到的頻率變小?！纠?】關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說法正確的是（

）A．產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是波源頻率發(fā)生了變化B．產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是觀察者或波源發(fā)生了相對運(yùn)動，且兩者間距發(fā)生變化C．甲、乙兩列車相向行駛，兩車均鳴笛，且所發(fā)出的笛聲頻率相同，那么乙車中的某旅客聽到的甲車笛聲頻率低于他聽到的乙車笛聲頻率D．高速公路上的測速儀是應(yīng)用多普勒效應(yīng)測速的【多維度分層專練】1．一列沿SKIPIF1<0軸傳播的簡諧橫波，SKIPIF1<0時刻的波形如圖甲所示。介質(zhì)中某質(zhì)點(diǎn)SKIPIF1<0的振動圖像如圖乙所示。則（）A．波沿SKIPIF1<0軸負(fù)方向傳播，波速大小為SKIPIF1<0B．當(dāng)SKIPIF1<0時質(zhì)點(diǎn)SKIPIF1<0的加速度方向指向SKIPIF1<0軸正向C．在SKIPIF1<0內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)SKIPIF1<0運(yùn)動的路程為SKIPIF1<0D．在SKIPIF1<0內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)SKIPIF1<0一直向SKIPIF1<0軸負(fù)方向運(yùn)動2．位于SKIPIF1<0處的波源O在介質(zhì)中產(chǎn)生沿SKIPIF1<0軸正方向傳播的機(jī)械波。如圖所示，當(dāng)SKIPIF1<0時刻恰好傳到SKIPIF1<0位置，SKIPIF1<0、SKIPIF1<0分別是SKIPIF1<0、SKIPIF1<0位置處的兩質(zhì)點(diǎn)，下列說法正確的是（）A．波源SKIPIF1<0的起振方向為沿SKIPIF1<0軸負(fù)方向B．SKIPIF1<0、SKIPIF1<0位移的大小和方向始終相同C．SKIPIF1<0開始，當(dāng)SKIPIF1<0第一次處于SKIPIF1<0軸上方SKIPIF1<0處時，SKIPIF1<0處于SKIPIF1<0軸下方SKIPIF1<0處D．SKIPIF1<0開始，當(dāng)波剛傳到SKIPIF1<0位置時，SKIPIF1<0、SKIPIF1<0經(jīng)過的路程分別為SKIPIF1<0和SKIPIF1<03．一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，SKIPIF1<0時刻的波形如圖所示，此時波剛好傳播到SKIPIF1<0處的M點(diǎn)，處于SKIPIF1<0處的質(zhì)點(diǎn)P從此時起經(jīng)過0.15s，經(jīng)過的路程為0.3m。則結(jié)合圖像信息可得（）A．SKIPIF1<0時刻，Q第一次到達(dá)波峰B．從SKIPIF1<0時刻開始，經(jīng)過0.2s質(zhì)點(diǎn)P傳播到SKIPIF1<0處C．這列波的傳播速度大小為2m/sD．0~0.15s時間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)N經(jīng)過的路程小于0.3m4．均勻介質(zhì)中，波源位于O點(diǎn)的簡諧橫波在xOy水平面內(nèi)傳播，波面為圓。t=0時刻，波面分布如圖1所示，其中實(shí)線表示波峰，虛線表示相鄰的波谷。A處質(zhì)點(diǎn)的振動圖像如圖2所示，z軸正方向豎直向上。下列說法正確的是（）A．該波從A點(diǎn)傳播到B點(diǎn)，所需時間為4sB．t=8s時，C處質(zhì)點(diǎn)振動速度方向豎直向上C．t=10s時，D處質(zhì)點(diǎn)所受回復(fù)力方向豎直向上D．E處質(zhì)點(diǎn)起振后，12s內(nèi)經(jīng)過的路程為12cm5．一列簡諧橫波沿x軸傳播，在t=0.125s時的波形如圖甲所示，M、N、P、SKIPIF1<0是介質(zhì)中的四個質(zhì)點(diǎn)，已知N、SKIPIF1<0兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置之間的距離為16m。如圖乙所示為質(zhì)點(diǎn)P的振動圖象。下列說法正確的是（）A．該波沿x軸正方向傳播B．該波的波長為24mC．該波的波速為120m/sD．質(zhì)點(diǎn)P的平衡位置位于x=3m處E．從t=0.125s開始，質(zhì)點(diǎn)SKIPIF1<0比質(zhì)點(diǎn)N早SKIPIF1<0回到平衡位置6．如圖所示，圖中的實(shí)線是一列正弦波在某一時刻的波形曲線，經(jīng)過0.5s后，其波形如圖中的虛線所示，該波的周期T大于0.5s，下列說法正確的是（）A．如果這列波往左傳播，這列波的周期為2sB．如果這列波往左傳播，這列波的傳播速度為0.36m/sC．如果這列波往右傳播，碰到尺寸為20cm的障礙物，能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象D．如果這列波往右傳播，碰到頻率為SKIPIF1<0Hz的簡諧橫波能夠發(fā)生干涉現(xiàn)象7．一列簡諧橫波在某介質(zhì)中傳播經(jīng)過a、b兩點(diǎn)，a、b兩點(diǎn)的平衡位置相距3m，如圖所示，圖中實(shí)線表示a點(diǎn)的振動圖像，虛線表示b點(diǎn)的振動圖像。則（）A．質(zhì)點(diǎn)a的振動方程為y＝2sin（5πt+SKIPIF1<0）（cm）B．質(zhì)點(diǎn)b的振動方程為y＝2sin（5πt）（cm）C．該波的傳播速度可能為90m/sD．該波的傳播速度可能為SKIPIF1<0m/s8．一列簡諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播，振幅為2cm。已知在SKIPIF1<0時刻位于SKIPIF1<0、SKIPIF1<0的兩質(zhì)點(diǎn)P、Q的位移都是SKIPIF1<0，但運(yùn)動方向相反，其中質(zhì)點(diǎn)P沿y軸負(fù)方向運(yùn)動，如圖所示，下列說法正確的是（）A．該列簡諧橫波波長可能為SKIPIF1<0B．質(zhì)點(diǎn)P、Q的速度在某一時刻可以相同C．當(dāng)質(zhì)點(diǎn)Q振動到波峰時，質(zhì)點(diǎn)P的加速度沿y軸正方向D．當(dāng)質(zhì)點(diǎn)P振動到波峰時，質(zhì)點(diǎn)Q的速度沿y軸負(fù)方向9．一根長而軟的彈簧水平放于光滑平面上，其上有A、B兩點(diǎn)，相距14m，如圖所示。當(dāng)一列簡諧縱波沿此彈簧向右傳播時，若A點(diǎn)的位移達(dá)到向右最大時，B點(diǎn)恰好在平衡位置，且向左運(yùn)動，經(jīng)過1s后（周期T>1s），A點(diǎn)位于平衡位置，且向左運(yùn)動，而B點(diǎn)的位移向左達(dá)到最大，則此簡諧縱波的波速可能等于（）A．SKIPIF1<0B．6m/sC．2m/sD．14m/s10．某同學(xué)注意到市場最近流行的主動降噪耳機(jī)，開啟降噪模式，耳朵立刻就有種世界都安靜的體驗。主動降噪耳機(jī)為了主動地消除噪聲，在耳機(jī)內(nèi)設(shè)有麥克風(fēng)，用來收集周圍噪聲信號，然后通過電子線路產(chǎn)生一個與原噪聲相位相反的降噪聲波，再與噪聲聲波疊加相互抵消，從而實(shí)現(xiàn)降噪效果。如圖是理想情況下的降噪過程，實(shí)線對應(yīng)環(huán)境噪聲聲波，虛線對應(yīng)降噪系統(tǒng)產(chǎn)生的等幅反相降噪聲波。則（）A．降噪過程應(yīng)用的是聲波的干涉原理，P點(diǎn)振動加強(qiáng)B．降噪過程應(yīng)用了聲波的衍射原理，使噪聲無法從外面進(jìn)入耳麥C．降噪聲波與環(huán)境噪聲聲波的傳播速度大小相等D．質(zhì)點(diǎn)P經(jīng)過一個周期向外遷移的距離為一個波長11．在紙面上有兩波源SKIPIF1<0和SKIPIF1<0相距SKIPIF1<0，頻率均為SKIPIF1<0，以SKIPIF1<0為原點(diǎn)建立如圖所示的坐標(biāo)系，SKIPIF1<0時波源SKIPIF1<0從平衡位置開始垂直紙面向上做簡諧運(yùn)動，所激發(fā)的橫波在均勻介質(zhì)中向四周傳播。SKIPIF1<0時波源SKIPIF1<0也開始垂直紙面向上做簡諧運(yùn)動，在SKIPIF1<0時兩列簡諧波的最遠(yuǎn)波峰傳到了圖示中的兩個圓的位置。則（）A．波的傳播速度